四、实验内容及数据处理

1.用自由落体纸带研究匀变速直线运动规律

(1) 用两条纸带通过限位孔夹住墨粉盘，打开开关，纸带在重锤带动下做自由落体运动，打出纸带；

(2) 在纸带上取等间隔的几段，S1、S2……画出S-i图

       (1)验证匀变速直线运动公式：?s=C

?s1=S2-S1=1.80cm

?s2=s3-s2=1.50cm

?s3=s4-s3=1.50cm

?s4=s5-s4=1.70cm

由以上数据可知，在误差范围内，?s为

2.用常规方法验证牛顿第二定律（m<<M）

(1) 小车质量M一定，改变拉力F三次，打出四条纸带，分别求出相应的加速度a，画出a-F图并作误差分析。

    小车质量M：193g，砝码桶质量：4.2g，取g=9.8

    纸带取三个间隔,间隔t为0.08s

    a-F图

    由图得，斜率k=4.8073，M’==0.208kg，相对不确定度E==7.8%

    误差分析：摩擦力没有完全平衡，轨道不平整导致的运动过程中受力不一致。

(2)拉力F一定，改变小车质量三次，打出四条纸带，分别求出相应加速度a，画出a-图并作误差分析。

    砝码桶与重物质量：6g，取g=9.8，则拉力F=5.88N

    纸带取三个间隔,间隔t为0.08s

a-(1/M)图：

横坐标为1/M，纵坐标为平均加速度a

由图得，斜率F=k=0.062，，相对不确定度E==5.4%

    误差分析：摩擦力平衡不准，轨道不平。

3.用整体法验证牛顿第二定律（m<<M）

(1)保持M+m=203.3g一定，改变拉力F三次，打出四条纸带，分别求出相应的加速带a，画出a-F图并作误差分析。

    小车质量M：193g，砝码桶质量：4.2g，取g=9.8

    纸带取三个间隔,间隔t为0.08s

a-F图：

横坐标为F，纵坐标为a

    由图得，斜率k=4.6174，M+m==0.217kg，相对不确定度E==6.9%

    误差分析：摩擦力平衡不准，轨道不平。

 (2)拉力F一定，改变小车质量三次，打出四条纸带，分别求出相应加速度a，画出a-图并作误差分析。

    砝码桶与重物质量：6g，取g=9.8，则拉力F=5.88N

    纸带取三个间隔,间隔t为0.08s

a-(1/M+m)图

由图得，斜率F=k=0.0656，，相对不确定度E==11。6%

误差分析：摩擦力平衡不准，轨道不平。

 

第二篇：电磁打点计时器和电火花打点计时器的分析比较

电磁打点计时器和电火花打点计时器的分析比较

电磁打点计时器和电火花打点计时器都是测定匀变速直线运动中常用的

计时工具，但电火花打点计时器在诸多性能方面都优于电磁打点计时器。下面从工作原理、使用方法和操作性能方面比较两种计时器的异同之处。

一、工作原理

1． 电磁打点计时器的工作原理：当给电磁打点计时器的线圈通电后，线圈产生磁场，线圈中的振片被磁化，振片在永久磁铁磁场的作用下向上或向下运动，由于交流电的方向每个周期要变化两次，因此振片被磁化后的磁极要发生变化，永久磁铁对它的作用力的方向也要发生变化。当振片受向下的力，此时打点一次，当电流反向振片受向上的力时不打点，所以在交流电的一个周期内打点一次，即每两个点间的时间间隔等于交流电的周期。

2．电火花打点计时器则是利用火花放电使墨粉在纸带上打出墨点而显出点迹的一种计时仪器，给电火花打点计时器接220V电源，按下脉冲输出开关，计时器发出的脉冲电流，经接正极的放电针和墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，产生火花放电，于是在纸带上打出一系列的点，而且在交流电的每个周期放电一次，因此电火花打点计时器打出点间的时间间隔等于交流电的周期。

不管应用哪种打点计时器，如果把纸带跟运动物体连在一起，即由物体带动纸带一起运动，纸带上各点之间的距离就表示相应时间间隔中物体的位移，在纸带上记录下了运动物体的“时——空”分布信息。当电源的频率都是50 Hz时，每隔0.02 s打一次点，因而两种计时器有相同的数据采集方法与数据整理分析方法。

二、使用方法

1. 电磁打点计时器使用前要预先调好，使打点时间间隔均匀和打点轻重适度。实验中将打点计时器与学生电源的交流档相连接，工作电压为4-6V。纸带穿过两限位孔，夹在复写纸的下面，用手轻轻拉动纸带，复写纸应随着纸带的移动而微微地转动。若纸带移动时复写纸不转动，则要调整其位置或压纸框架的松紧程度，然后把纸带的一端夹持在运动物体上。

2．电火花打点计时器使用时，电源插头直接插在交流220V插座内，墨粉纸盘套在纸盘轴上，将两条普通有光白纸带从弹性卡和纸盘轴之间的限位槽中穿过，且墨粉纸盘应夹在两条纸带之间，这样当两纸带运动时，也能带动墨粉纸盘运动。也可以用上述的白纸带和墨粉纸带(位于下面)做实验，还可以用两条白纸带夹着一条墨粉纸带做实验。

三、性能比较

1. 从器材配备、调节、操作来看

使用电磁打点计时器需要与学生电源配套使用，由于电学仪器在使用中受诸多因素的影响，即使已经调好的电磁打点计时器，在实验中也易出现故障，降低了可靠性，可信度，也降低了课堂效率。而使用电火花计时器直接接入照明电源，火花比较稳定，实验容易一次成功，提高了课堂效率。

2．从误差来看

传统的打点计时器打点时振针必然对纸带产生冲击和摩擦，这个冲击和摩擦既影响了纸带的正常运动，也影响了振针的运动，故实验误差较大。而电火花计时器采用高压脉冲放电，放电针与纸带不接触，不干扰纸带的运动，故误差很小。

3．从安全性来看

电磁打点计时器输入电压为4~6伏特交流电压，是比较安全的。电火花计时器外接电压为交流220伏持，且输出的高压脉冲瞬时值高达25-30千伏特，是不是很危险呢？其实不然。首先，整个装置是全封闭的，只要不拆开外壳，避免接触计时器前端就安全。其次，电火花计时器每次输出高压脉冲只有几微秒，间隔20毫秒。每次放电能量约为0.01焦，这样小的能量即使通过人体也不会危及生命安全。